KR20090125737A - 파워 발광다이오드조명의 중앙집중식 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파워 발광다이오드가 내장된 조명등기구가 밀집되어있는 조명등기구의 효율을 올리기 위한 냉각장치에 관한 것으로 파워 발광다이오드조명등기구의 냉각을 더욱 효율적인 방법으로 파워 발광다이오드의 열을 방열판에 흡수하고 흡수한 열을 중앙집중식으로 냉각함으로써 파워 발광다이오드조명등기구의 수명에 직접적인 적정온도(-20~40도) 유지와 최대한의 절전효과를 위함이다.

파워 발광다이오드조명의 중앙 집중식 냉각, 파워 발광다이오드의 냉매를 이용한 냉각, 파워 발광다이오드의 냉각장치, 기판의 효율적인 냉각

Description

파워 발광다이오드조명의 중앙집중식 냉각장치{cooling system for power LED light}

발광다이오드는 저전력으로 충분한 조도를 발생하여 전력절감의 효율이 좋고 긴수명을 장점으로 하나 운전에 적정한 온도를 유지 못 하면 조도저하와 수명의 단축 소손 등의 가장 큰 손실의 이유가 되기에 최대의 절전과 수명유지를 위하여 다량의 조명을 요구하는 터널과 운동장의 조명탑 등의 집적된 조명의 다수를 중앙집중식으로 냉각시켜 절전과 수명연장을 위한 조명보조장치와 발광다이오드의 접착기판에 더욱 효율적인 냉각시스템이다.

휘도와 조도를 높인 파워 발광다이오드는 기판과 접촉부분이 섭씨 200도 이상의 온도상승으로 파워 발광다이오드의 수명의 단축과 납땜부분의 손상, 기판의 탄화를 일으키는 원인이고 온도변화에 따른 조도의 변화와 특히 겨울철 -20도 이하에서의 파워 발광다이오드의 오작동 등 문제를 해결이 되어야하며 기존의 수랭식은 냉각수를 자체조명기구에 저장하고 펌프로 순환하여 냉각시키고 있으나 다량의 개별 소형펌프 사용시 잦은 모터고장이나 전력소비와 누수 등의 문제점이 있다.

또한 작은 공간 내부에서의 계속된 순환으로 열의 충전이 냉각수의 온도상승 으로 냉각효과도 시간이 지날수록 떨어져서 효율이 떨어진다.

본 발명은 전력절감을 위하여 채택되는 조명등의 냉각을 위한 전력손실을 절감과 조명기구의 수명연장과 개별냉각으로 인한 잦은 고장 등을 막으며 이로 인하여 보수유지비용절감과 일정한 조도와 휘도를 유지하여 장시간 운전할 수 있도록 하는 것이다.

도 1에서 보는 바와 같이 파워 발광다이오드조명등이 가까이 모여서 필요한 부분의 전체조명을 비추는 조명탑이나 터널조명 등 기구등에서의 온도유지를 하기 위하여, 도 2과 같이 파워 발광다이오드(8)가 붙는 기판(9)에 홀 (12)를 뚫어 알루미늄 방열판(10)에 기판의 홀과 같은 구경의 돌출부를 만들어 파워 발광다이오드와 직접알루미늄 방열판이 열전 그리스 사용하여 접촉하여 최대한의 열을 흡수 알루미늄 방열판에 열을 전달하여 방열과 동시에 냉각매체배관을 통해 외부에서 냉각기를 통한 냉각 혹은 보온을 시킨다.

이렇게 함으로서 겨울철 섭씨-20도 이하에서도 조명이 정상 가동할 수 있도록 히터를 사용하여 필요한 온도유지를 할 수 있으며 영상온도에서 필요한 만큼 충분하게 적절한 냉각을 하여 절약적으로 냉각시킬 수 있다.

상기와 같이 이렇게 함으로서 절전을 위한 발광다이오드의 사용을 그 목적에 가장 알맞은 절전 효과를 볼 수 있고 또한 램프의 수명연장과 냉각장치의 수명 연 장으로 조명등기구의 보수교체비용도 절감하여 전체적인 설치에서 운영까지 효과적으로 사용할 수 있다.

상기와 같이 구성되어 중앙 집중식 냉각 및 보온 장치는 도 1에서 보는 바와 같이 파워 발광다이오드 조명등기구(1)이 가까이 모여서 필요한 부분의 전체조명을 비추는 목적의 조명탑의 조명기구나 터널조명등기구 등에서의 조명기구의 수명을 위한 적정온도유지를 위하여 가장 효과적인 온도전달을 위해 도 2 와 같이 파워 발광다이오드 (8)를 다량으로 붙이는 기판(9)에 홀(12)을 뚫어 알루미늄 방열판(10)에 기판의 홀과 같은 구경의 돌출부를 만들어 열전 그리스(11)를 도포하여 접합하여 최대한의 열을 흡수 방출하여 알루미늄의 방열판에 열을 전달하여 외부에서 유입된 냉각매체(3)를 통해 열을 방출하여 열을 회수한 온도가 상승 된 냉각매체(4)를 온도센스 (7)에서 감지한 온도에 따라 자동제어장치(6)에서 상황에 맞게 조명등 외부에 있는 도 2와 같이 외부에 설치되어있는 열교환냉각기(2)에 냉각수 순환펌프 혹은 냉매용 압축펌프(5) 통하여 열교환냉각기(2)를 제어해서 온도에 따라 중앙집중식으로 냉각 혹은 보온을 시킨다.

이때 냉각매체는 열의 발생상태에 따라 부동액 냉각수를 쓰고 순환펌프를 사용하거나 고열 발생시에는 에어컨 방식의 냉매와 압축모터를 사용하여 이렇게 함으로서 겨울철 섭씨-20도 이하에서도 조명이 정상 가동할 수 있으며 영상에서도 충분하게 냉각시켜 조명등의 수명 연장과 절약적으로 냉각시킬 수 있으며 이것이 전력절감을 위한 발광다이오드의 사용 목적에 가장 알맞게 효과를 볼 수 있고 중앙 집중식으로 온도 제어를 함으로서 개별 냉각을 위한 각각의 조명기구에 설치한 팬 혹은 펌프 등의 잦은 고장도 줄일 수 있고 냉각을 위한 전력요금도 줄여 유지보수 비용 역시 줄일 수 있다.

터널 내부의 조명등, 체육관이나 운동장 등의 조명타워의 조명, 어선의 집어등, 등의 밝은 조도를 필요한 고출력 파워 발광다이오드가 내장된 고온의 발생이 예상되는 조명기구가 다량으로 운집하여 사용되는 곳에 전력 에너지를 최저로 사용하여 전력량을 절감하면서 파워 발광다이오드의 가장 중요한 적정온도유지로 램프의 사용시간을 극대화하고 유지보수관리를 효과적으로 조명기구를 운용하여야 하는 장소에 적합함.

대표 도는 본 발명의 파워 발광다이오드가 내장된 조명등의 시스템

도 1 은 본 발명의 파워 발광다이오드가 내장된 집중조명등의 냉각시스템

도 2 는 본 발명의 파워 발광다이오드 조명등의 내부 방열 구조도

<도면 부호 설명>

1. 파워 발광다이오드(L E D) 조명등기구

2. 열교환 냉각기

3. 냉각된 냉각매체

4. 열 회수한 온도 상승 된 냉각매체

5. 냉각수 순환펌프 혹은 냉매용 압축펌프

6. 자동제어장치

7. 온도센스

8. 파워 발광다이오드모듈

9. 기판

10.알루미늄 방열판

11. 열전 그리스 도포 후 결합 부위

12. 기판 홀

Claims (2)

1. 집중조명을 위한 다량의 파워 발광다이오드조명기구에 냉각을 위하여 냉매를 부동액 혹은 압축냉각매체를 사용하여 중앙집중식 냉각시스템을 적용 전력절감의 효율을 높이도록 하며, 또한 발광다이오드의 특성상 영하 20도 이하에서 작동이 제대로 안되어 겨울철 초기 가동시 영하 20도 이상의 온도로 가열하여 발광다이오드 초기 가동을 하게 한다.
2. 파워 발광다이오드의 고열발생을 최대한 흡수하기 위하여 발광다이오드와 기판의 접촉부분의 기판에 구멍을 뚫어 그 구멍에 방열판이 돌출되게 하여 직접 열전 그리스를 통해 발광다이오드와 접촉하여 기판과 발광다이오드의 열을 흡수하도록 한다

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